Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Откуда в хромосоме петли

03.02.2012 Наука и жизнь

Хромосомные петли, каковые оказывают помощь компактно уложить огромную молекулу ДНК в клеточном ядре, появляются благодаря протеиновой «застёжке».

Мы обучились просматривать последовательность ДНК, но до сих пор не хорошо воображаем себе, как отечественная двухметровая ДНК укладывается в микроскопическом клеточном ядре. Как мы знаем, что геном человека разбит на 46 хромосом (мы говорим о диплоидном хромосомном комплекте, другими словами в то время, когда любая хромосома представлена материнской и отцовской копиями), и любая из них представляет собой сложнейший протеиново-нуклеиновый комплекс, в котором возможно выделить пара уровней компактизации – ДНК многократно сворачивается, сгибается, дабы занимать как возможно меньше места.

Сама она свернуться до таковой степени неимеетвозможности, ей должны помогать белки гистоны, и сотрудничество её с гистонами на различных стадиях укладки до сих пор деятельно изучается молекулярными биологами. И не смотря на то, что слово «хромосома» на данный момент известно всем, не сообщить, дабы мы всецело воображали, как она устроена.

Домены ДНК, красный и светло синий, удерживаемые застёжкой из белков CTCF (жёлтым). (Иллюстрация Rice University.) Домен ДНК, удерживаемый протеиновой «застёжкой». (Иллюстрация A.Откуда в хромосоме петли Sanborn, S. Rao / Baylor College of Medicine.) Формирование ДНК-петли: нить ДНК протягивается через комплекс CTCF , пока белки CTCF не встретят «собственную» последовательность нуклеотидов, с которой смогут прочно связаться. (На рисунке один из белков такую последовательность отыскал, второй же её про‹ ›

Годом ранее мы говорили о работе исследователей из Медицинского колледжа Бэйлора, выстроивших трёхмерную карту человеческого генома, на которой возможно было заметить все петли, изгибы и другое, если они образованы не меньше чем 1 000 генетических ДНК-«букв». Раньше пологали, что людская ДНК образует около миллиона петель, но оказалось, что их значительно меньше – порядка 10 тысяч. У них имеется особая «скрепка», белок CTCF, по молекуле которого сидит на каждой нити в точке их соединения.

Такие петли планировали в большие хромосомные отделы-компартменты, а те, со своей стороны, в ещё более большие субкомпартменты.

Новая модель заставила пересмотреть кое-какие популярные представления об организации хромосомы. На самом нижнем уровне компактизации нить ДНК наматывается на молекулярные шайбы, сложенные из белков гистонов; как ранее полагали, такие шайбы, именуемые нуклеосомами, укладываются в высокоорганизованную нить-фибриллу длиной 30 нанометров. Со временем стали накапливаться информацию о том, что в действительности, в живой клетке ДНК организована не так жёстко, но лишь вот таковой пересчёт петель прямо продемонстрировал, что 30-нанометровые фибриллы, в случае если и существуют, то только на определённых этапах судьбы клетки.

Как формируются петли? Учитывая, что белок CTCF помогает им застёжкой, и что у него имеется особые места связывания в ДНК, возможно было бы высказать предположение, что пара CTCF сходу садится на эти участки, а ДНК через протеиновый комплекс, подобно тому, как мы протягиваем через узел шнурок на ботинке.

Но модель, которую те же авторы вместе с сотрудниками из Университета Райса, Стэнфорда и Университета Броуда предлагают в собственной новой статье, выглядит в противном случае: в ней уже сформировавшийся комплекс из двух молекул белка садится на любой участок ДНК, по окончании чего нить нуклеиновой кислоты начинает протягиваться через «скрепку». ДНК-петля растёт до тех пор, пока не белки CTCF не встретят в ней собственные последовательности, с которыми они прочно связываются. Другими словами выпетливание идёт до тех пор, пока не сработает «застёжка», а сработает она тогда, в то время, когда встретятся оба её компонента: определённая последовательность и белковый комплекс нуклеотидов, которую эти белки «обожают».

Формирование ДНК-петель моделировали на компьютере. Но, во-первых, она согласуется с ранее взятыми экспериментальными данными, среди них и относительно поведения белка CTCF. Во-вторых, с её помощью удалось угадать результаты новых опытов, в которых из ДНК или удаляли, или додавали последовательности связывания с CTCF, по окончании чего разбирали трансформации в укладке цепи нуклеиновой кислоты – появление и исчезновение пространственных структур в ДНК было таким, какое показывала модель.

Запетливание ДНК необходимо не только чтобы её возможно было компактнее уложить. В геноме имеется особые регуляторные области, именуемые промоторами и энхансерами, каковые необходимы для управления транскрипцией, синтезом РНК на ДНК. Промоторы и энхансеры связываются с особенными белками, благодаря которым и воздействуют на активность генов. Энхансеры в большинстве случаев действуют на промоторы, но в далеком прошлом было увидено, что они находятся довольно далеко от тех последовательностей, с которыми трудятся.

Но это в случае если воображать ДНК в виде прямой нити – в свете новых данных делается ясно, как регуляторные участки ДНК смогут руководить работой на большом растоянии отстоящих от них генов.
Кроме этого разумеется, что механизм запетливания хромосомы сам по себе играет роль одного из наиболее значимых механизмов регуляции генетической активности.

 Сейчас исследователям предстоит осознать, как такие петли и белок CTCF взаимодействуют с молекулярными автомобилями ремонта ДНК, её синтеза и удвоения РНК.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

Secrets of the X chromosome — Robin Ball


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , ,